全光网络中快速动态可配置光分组缓存器制造技术

本发明专利技术涉及一种全光网络中快速动态可配置光分组缓存器，将Ｍ个具有反射透射功能的Ｓａｇｎａｃ干涉环和Ｍ卷光纤延迟线互相间隔熔接串联起来，首尾两端光纤再与一个２×２快速光开关的输入输出端熔接起来，构成一个缓存光纤环。２×２快速光开关的另一对输入输出端作为分组光信号的输入输出端。本发明专利技术的光缓存器是在传统的基于２×２快速光开关的重循环光纤环结构中，通过间隔嵌套Ｓａｇｎａｃ干涉环和光纤延迟线，增加了重循环光纤环缓存能力，提供了多种缓存路径选择，可容纳多个光分组同时进行缓存并可实现多个光分组的时隙交换，缓存时间快速动态可配置，具有光缓存时间动态范围大、重配置时间短、物理体积小、功率消耗低和可扩展性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全光网络中的光分组缓存器，尤其涉及一种快速动态可配置 光分组的缓存和时隙交换结构，适用于全光网络中的光交叉连接节点。属于光 通信

技术介绍
全光分组交换(optical packet switching, OPS)网络，因为具备细粒度的带宽 分配和超高速的交换能力，被广泛认为是下一代光网络的发展目标。它具有较 高的网络吞吐率，丰富的网络路由功能和出色的灵活性。为了实现这些性能目 标，实用性强、性价比高、扩展性好的全光缓存器件就必不可少了。它至少可 用于光分组同步(packet synchronization)、竞争角牟7央(contention resolution)、光 分组交换(packet switching)和业务流整形(tra伍c shaping)等方面。目前现有的光缓存技术包含两个大类1)慢光缓存器(slow-lightbuffer), 通过降低光的群速率，延迟光在传输介质中的传输时间而达到缓存作用，该技 术具有物理体积小、易集成和延迟量连续可变等优点，不过由于它的有限的缓 存能力、较小的延迟带宽积等缺点在全光网络中一直没有得到重用；2)光纤 延迟线缓存器(optical delay line),通过光信号在光纤延迟线中传输一段较长距 离来得到延迟缓存，该技术具有较大的传输带宽、较小的传输损耗、对信号格 式和偏振状态有一定的透明性、较高的性价比和可靠性等优点，成为目前一种 很有前途的光缓存技术而得到广泛的研究和应用。按照结构的不同，光纤延迟线缓存器大致可以分成以下三类。T. Sakamoto等人在J. Lightwave Technol 2004上发表了题为"Performance analysis of variable optical delay circuit using highly nonlinear fiber parametric wavelength converters,"的文章，提出了重循环(Re-circulating) 光缓存结构， 利用光耦合器或快速光开关将光信号引导到一个光纤环中并不断地循环传输。虽然该光缓存结构具有较小物理体积，但是光纤环中放大器的ASE ( Amplified spontaneous emission)噪声严重降低了信号质量，而且光纤环的长度限制了该 结构的可扩展性(光纤环较长，导致缓存粒度较大，效率不高；光纤环较短， 又限制了缓存光分组的长度)。P. R. Pruncal, C. Guillemot等人分别在J. Quantum Electron 1993， J. Lightwave Technol. 1998 上发表"Optically processed self-routing, synchronization, and contention resolution for ID and 2D photonic switching architectures，"文章，分另lj提 出了 cascaded-switch禾Q broadcast-and陽select两禾中前馈 (Feed-forward) 光缓存 结构。该结构虽然克服了上述结构对光分组长度的限制，但是具有较大的物理 体积，扩展性较差，成本较高等缺点。然后Y. K. Yeo等人先后在ECOC2005和J. Lightwave Technol. ， 2006上发表 多篇文章， ("Dynamically Reconfigurable Optical Buffer with Integrated, Simultaneous Wavelength Conversion Capability for Multi-wavelength Packets," ECOC2005, "Performance characterization and optimization of high-speed, ON-OFF optical signal reflectors in a folded-path time-delay buffer," IEEE J. Lightwave Technol., 2006， 24 (1) ， 365-378) 提出了级联反射 (Folded-path) 光缓存结 构。该结构具有n段延迟线单元，每一段延迟线单元基于高速SOA的反射和吸 收光信号的功能，动态地选择光分组的缓存路径。但是该结构对光分组功率损 耗很大，每一段延迟线单元级数不宜过大，而且每段延迟线单元后放大器的ASE (Amplified spontaneous emission) 噪声也严重降低了信号质量。近年来，全光缓存结构仍是研究的热点和重点，Caroline P. Lai、 SongnianFu、 XimvanLi等人在国际科技期刊上发表多篇文章，围绕光缓存器的结构、器件和 算法上提出各种想法和论点。现已提出的光缓存器结构都有其各自的优缺点， 但是没有一种光缓存器得到学术界、工业界的公认和广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种光网络中快速动态可 配置光分组缓存器，能快速动态可配置光分组的缓存时间，同时可容纳多个光 分组进行缓存和实现多个光分组的时隙交换等功能，具有光缓存时间动态范围 大、重配置时间短、物理体积小、功率消耗低和可扩展性强等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是将M个具有"反射透射"功能的 Sagnac干涉环和M巻光纤延迟线相互间隔熔接串联起来，首尾两端光纤再与一 个2x2快速光开关的输入输出端熔接起来，构成一个大的缓存光纤环，2x2快速 光开关的另一对输入输出端分别作为光分组信号的输入端和输出端。本专利技术提 出的光缓存器结构实际上就是在传统的基于2x2快速光开关的重循环 (Re-circulating)光纤环(loop)结构中，间隔嵌套了 M个Sagnac干涉环和M 巻光纤延迟线，增加了重循环光纤环的缓存能力，提供了多种缓存路径选择， 可以容纳多个光分组同时进行缓存并可以实现多个光分组的时隙交换。本专利技术的快速动态可配置光分组缓存器的具体结构为由M个Sagnac干涉 环、M巻光纤延迟线、一个2x2快速光开关组成。M个具有反射透射功能的Sagnac 干涉环和M巻光纤延迟线互相间隔熔接串联起来，首尾两端光纤再与一个2x2 快速光开关的输入输出端熔接起来，构成一个缓存光纤环，2x2快速光开关的另 一对输入输出端分别作为光分组信号的输入端和输出端。在输入侧，第M个 Sagnac干涉环和快速光开关之间没有光纤延迟线，而在输出侧，第1个Sagnac 干涉环和2x2快速光开关之间有一段光纤延迟线，使得该光缓存器的最小缓存 时延为2t。从输入端进来的光分组信号通过2x2快速光开关2的直连路径直接 传输到输出端或通过交叉连接路径逆时针进入缓存光纤环进行缓存。在缓存光 纤环中，通过改变施加在每一个Sagnac干涉环上的驱动电压，控制经过Sagnac 干涉环的光分组信号是被反射回来还是透射过去，为光分组信号选择不同的光 纤环缓存路径，即具有不同的缓存时延；当缓存时延到达时，光分组须经由第 M个Sagnac干涉环和快速光开关的交叉连接路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光网络中快速动态可配置光分组缓存器，其特征在于由Ｍ个Ｓａｇｎａｃ干涉环（１）、Ｍ卷光纤延迟线（３）、一个２×２快速光开关（２）组成，Ｍ个具有反射透射功能的Ｓａｇｎａｃ干涉环（１）和Ｍ卷光纤延迟线（３）互相间隔熔接串联起来，首尾两端光纤再与一个２×２快速光开关（２）的输入输出端熔接起来，构成一个缓存光纤环，２×２快速光开关（２）的另一对输入输出端分别作为分组光信号的输入端和输出端；在输入侧，第Ｍ个Ｓａｇｎａｃ干涉环（１）和２×２快速光开关（２）之间没有光纤延迟线（３），而在输出侧，第１个Ｓａｇｎａｃ干涉环（１）和２×２快速光开关（２）之间有一段光纤延迟线（３），使得该光缓存器的最小缓存时延为２τ；从输入端进来的光分组信号通过２×２快速光开关（２）的直连路径直接传输到输出端或通过交叉连接路径逆时针进入缓存光纤环进行缓存；在缓存光纤环中，通过改变施加在每一个Ｓａｇｎａｃ干涉环上的驱动电压，控制经过Ｓａｇｎａｃ干涉环的光分组信号是被反射回来还是透射过去，为光分组信号选择不同的光纤环缓存路径，即具有不同的缓存时延；当缓存时延到达时，光分组须经由第Ｍ个Ｓａｇｎａｃ干涉环和快速光开关的交叉连接路径传输到输出端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，肖石林，义理林，郭薇，陈荷，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]